Khả năng kháng khuẩn của chitosan phụ thuộc một vài yếu tố như loại chitosan sử dụng (độ deacetyl, khối lượng phân tử), pH môi trường, nhiệt độ, sự có mặt của một số thành phần thực phẩm
• Ảnh hưởng của PH môi trường:
pH có ảnh hưởng đến sự ion hoá của nhóm –NH2 trên mạch phân tử chitosan. PH càng cao, mức độ ion hóa của nhóm –NH2 càng thấp làm giảm khả năng kháng khuẩn của chitosan. Nghiên cứu của Byung và cộng sự trên hai loại chitosan và hai dẫn xuất cho thấy Cadida albicans càng ít bị ức chế khi pH môi trường chitosan trở nên kiềm tính, hiệu quả ức khuẩn cao nhất trong khoảng pH=(5÷5,75)
Hình 1.4. Ảnh hưởng của pH đến sự ion hoá của Chitosan
• Ảnh hưởng bởi các loại vi khuẩn:
Jeon (2001) cho rằng khả năng ức khuẩn của chitosan 0,1% đối với gram (+) hiệu quả hơn so với gram (-). Một vài tác giả khác cho rằng chitosan hấp phụ lên bề mặt vi khuẩn gram (-) tốt hơn vi khuẩn gram (+), điều này có thể phù hợp với nghiên cứu của Lê Văn Khẩn trên Escheriachia coli và V.parahaemolyticus. Theo
Chen và cộng sự (2001), nồng độ ức chế tối thiểu của Chitosan (DD69) và các dẫn xuất đối với một số vi khuẩn như sau:
Bảng 1.2: MIC của Chitosan và dẫn xuất đối với một số vi khuẩn MIC (ppm) DD69 SC1 SC2 Gram (+) S.aureus B.cereus Gram (-) E.coli V.parahaemolyticus S.typhimurium 100 100 >2000 1000 500 100 100 100 100 >2000 >2000 200 >2000
Trong đó: - MIC Nồng độ ức chế tối thiểu - DD69 Chitosan có DD=69% - SC1 Chitosan sulphonate 0,63% - SC2 Chitosan sulphonate 13,03%
• Ảnh hưởng bởi trọng lượng phân tử hay độ nhớt của Chitosan:
Thí nghiệm kiểm tra khả năng kháng khuẩn của 6 loại Chitosan và 6 loại chitosan oligome với Mw khác nhau đã được thực hiện trên 4 loại vi khuẩn gram (-) và 7 loại gram (+) cho thấy chitosan thể hiện đặc tính kháng khuẩn hiệu quả hơn chitosan oligome (Uchida và Jeon). Cho và cộng sự (1998) cho rằng khả năng kháng khuẩn của chitosan đối với Escherichia coli và Bacillus spp tăng cùng với sự giảm độ nhớt chitosan từ 1000 đến 10 cp. Một nghiên cứu khác đã kết luận sự phát triển của Escherichia coli và Bacillus bị ức chế hiệu quả bởi chitosan (Mw 746 và 470 kDa) hơn loại chitosan (Mw 1671 hay 1106 kDa). Tuy nhiên sự giảm trọng lượng hơn nữa lại giảm hoạt tính kháng khuẩn của chitosan đối với hai loại vi khuẩn này. Đối với S. typhimurium, Wang (1992) kết luận chitosan với Mw 1106 và 224 kDa thể hiện yếu hoặc không thể hiện tính kháng khuẩn (Mw 28 kDa) ở nồng độ 0,5%.
Loại
Chitosan
Chủng
Chitosan oligome cũng như chitosan thể hiện khả năng ức chế sự phát triển của nhiều nấm mốc và vi khuẩn và đặc biệt là vi khuẩn gây bệnh. Hinaro và Nagao đã nghiên cứu về mối quan hệ giữa mức độ polyme hoá (DP) của Chitosan với hiệu quả kháng khuẩn của chitosan. Nghiên cứu kết luận rằng chitosan oligome (DP 2÷8), như chitosan trọng lượng phân tử thấp, thể hiện khả năng ức chế hiệu quả hơn chitosan phân tử lượng cao đối với hầu hết vi khuẩn gây bệnh như Fusarium
oxyporum, Phomopsis fukushi, Alternaria alternata và nhiều chủng khác. Kendra
cũng đã giải thích rằng sự hiện diện của một số chitosan oligome có hoạt tính sinh học trên đậu Hà Lan đã hạn chế sự phát triển của nấm mốc.
Trong một nghiên cứu khác về ảnh hưởng của nhiệt độ bảo quản đến độ nhớt và khả năng kháng khuẩn của chitosan trên một số chủng vi khuẩn, kết quả cho thấy độ nhớt càng giảm thì hoạt tính kháng Listeria monocytogenes và Salmonella
entreritidis càng cao nhưng với E. coli và S. aureus thì ngược lại.
• Ảnh hưởng bởi độ deacetyl của chitosan:
DD của Chitosan thể hiện hàm lượng –NH2 trong phân tử chitosan. Các thí nghiệm đều chứng tỏ chitosan với DD cao thể hiện tính kháng khuẩn và khả năng làm sạch nước càng hiệu quả. Điều này có thể giải thích là do sự tăng lên về khả năng ion hóa và tạo phức của chitosan.
•Ảnh hưởng bởi nồng độ chitosan: Nồng độ chitosan càng cao khả năng ức
khuẩn sẽ tăng. Tuy nhiên nồng độ chitosan hợp lý sẽ nâng cao hiệu quả sử dụng chitosan.
•Ảnh hưởng bởi các tác nhân khác:
Dung môi hòa tan chitosan và các hợp chất bổ sung có thể tăng cường hiệu quả ức khuẩn của chitosan. Thí nghiệm của Uchida (1989) cho thấy heptose tăng cường, trong khi triose có liên quan đến sự mất hoạt tính kháng khuẩn của chitosan. Một số nghiên cứu khác cũng cho thấy xu hướng làm tăng kháng khuẩn của dung dịch chitosan nếu dùng các dung môi là acid citric, lactic và acetic. Nghiên cứu của Matsuhashi và Kume cho thấy chitosan chiếu xạ có khả năng ức chế cao nhất đối với sự phát triển của E. coli.
Một nghiên cứu khác đã chứng tỏ khả năng kháng vi sinh vật tăng lên khi sử dụng thêm phụ liệu tạo dẻo cho màng chitosan là Sorbitol trong bao gói thịt bò. Tỉ lệ vi sinh vật tổng số giảm so với mẫu đối chứng là 73,86%; so với mẫu ban đầu là 77% trong khi đó khả năng làm giảm vi sinh vật tổng số lại giảm đi khi dùng phụ liệu tạo dẻo là glycerin. Ngoài ra hiệu quả kháng khuẩn của chitosan còn phụ thuộc vào số lượng vi sinh vật trong thực phẩm và thời kỳ sinh trưởng và phát triển của vi sinh vật.